Die “slopes” der Medikamenten-Dosis-Wirkungs-Kurve und ihre Rolle für das antiretrovirale Therapieansprechen

Hauke Walter

11.09.2009

Zugelassene antiretrovirale Substanzen

reversetranscription

cellularDNA

CD4

Reverse-Transkriptase-InhibitorenNRTI NNRTI

3TC AZT ABC d4T Nevirapine Delavirdineddi FTC TDF Efavirenz Etravirine

transcription

genomicRNA

translation

Integrase-InhibitorenRaltegravir

Protease InhibitorenAtazanavirDarunavir

FosamprenavirIndinavir

Lopinavir Nelfinavir

Saquinavir Tipranavir

Fusions-InhibitorenEnfuvirtide

splicedmRNA

CCR5-Koreceptor

AntagonistenMaraviroc

budding & maturation

integration

Faktoren des Therapieansprechens

• Medikament– Potenz– Plasmaspiegel– IQ – Genetische Barriere– Slope

• Virus– Resistenz– Korezeptortropismus– Fitness– Pathogenität

• Wirt

– Immunsystem

• HLA

– CCR5-d32– Pharmakogenomik

Was ist Medikamenten-Aktivität ?

• Spiegel– Intrazellulär

• NRTIs = prodrugs– Plasma

• Cmin• Cmax• Inhibitorischer Quotient (IQ)

• Aktivität– Jedes Medikament gleich ?

• IC50• Intitiale Viruslast-Senkung

– Aber:• Multiple Faktorenn nehmen Einfluss

• Kombinationen

Initial viral load decline under Tenofovir

IC50IQ

Initiale Viruslastsenkung aller NRTI

dVL conmpared to baseline

(log

10copies/ml)

1 Eron J et al. NEJM 1995; 333:1662-9 2 Acosta EP & Balfour HH. JAIDS 2003; 33:343-3483 Katzenstein DA et al. NEJM 1996; 335:1091-98 4 Staszewski S et al. AIDS 1998; 12:F197-202 5 Barditch-Crovo P et al. AAC,2001; 2733-1739 6 Rousseau F et al. JAC 2001; 48:507–5177 Rousseau F et al. JID 2003; 188:1652-58 8 Schnittman S et al. ICAAC 2002. H-160

-1.55 -1.57-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

AZT d4T ddI 3TC ABC TDF FTC1,8 2,8 3,8 1,7 4 5 6,7

-1,19bis-1,5

-1,7bis

-1,92

-0,65bis-1,1

-0,65bis-1,3

-0,52bis

-0,74

IC50 in µM 0.76 3.96 2.28 0.14 7.57 9.54 0.16

CAVE:Studien-übergreifender Vergleich !

Initiale Viruslastsenkung – junge „drugs“

• Etravirine

– 2 log in 7 Tagen

• Raltegravir

– 1.9-2.2 log in 10

Tagen

=> Nicht gerade genau

vergleichbar

– Zeit verschieden

– Interaktion mit

backbone-Aktivityät

denkbar

Time (days)

Placebo ∆ viral load: - 0.06

TMC125 ∆ viral load: - 1.99

P<0.001

2

3

4

5

- 5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 5 6 7

Mea

n ch

ange

in v

iral l

oad

(log 1

0co

pies

/mL)

New treatmentTreatment:

TMC125 or placeboNo treatment (screening)

Time (days)

Placebo ∆ viral load: - 0.06

TMC125 ∆ viral load: - 1.99

P<0.001

2

3

4

5

- 5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 5 6 7

Mea

n ch

ange

in v

iral l

oad

(log 1

0co

pies

/mL)

New treatmentTreatment:

TMC125 or placeboNo treatment (screening) New treatment

Treatment: TMC125 or placebo

No treatment (screening)

TMC-125 = Etravirine

MK 0518= Raltegravir

Aktivität in vitro and inhibitory concentration

• Bestimmung von

– IC75 und IC25

– IC75/IC25

• Steigung der Dosis-Wirlungskurve (= slope)

– Je kleiner slope desto weniger Replikation in Gegenwart von Substanz

⇒Bezug zu Medikamentenspiegeln ?

Die slopes

• IC75 / IC25

• Daten ausgeschlossen wenn– keine Inhibition >80%

– Inhibition >20% in geringster Konzentration

ratio IC75 / IC25

quartile 25%

quartile 75% n

AZT 27.4 13.1 60.5 31d4T 5.2 4.1 7.0 45TDF 6.1 4.4 7.6 28ABC 5.4 4.0 7.1 48ddI 6.0 4.1 7.2 413TC 6.1 4.5 7.0 16FTC 3.8 2.7 5.4 6

NVP 3.3 2.8 4.6 42EFV 2.6 2.0 3.8 49DLV 3.3 2.8 4.6 44ETR 2.2 2.0 2.7 17

APV 3.6 3.4 4.7 17ATV 4.3 3.5 5.2 17DRV 3.3 2.9 3.3 6IDV 3.9 3.1 4.6 21LPV 4.2 3.3 6.4 13NFV 2.5 2.2 3.2 23SQV 4.0 3.0 6.7 27TPV 2.3 2.0 2.9 12

RAL 5.8 5.3 6.6 4

Vergleich: IC50, slope und initiale VL-Senkung

dVL conmpared to baseline

(log

10copies/ml)

-1.55 -1.57-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

AZT d4T ddI 3TC ABC TDF FTC

-1,19bis-1,5

-1,7bis

-1,92

-0,65bis-1,1

-0,65bis-1,3

-0,52bis

-0,74

IC50 in µM 0.76 3.96 2.28 0.14 7.57 9.54 0.16

Slope 27.4 5.2 6.0 6.1 5.4 6.1 3.8

Not really convincing …

Zusammenfassung

• Slopes sind nicht so ganz überzeugend ?

• … aber vielleicht im Kontext von Plasmaspiegeln ?

• Aber wie diese einrechnen?

• Oder noch was anderes ?

Unerwarteter Support

Preliminary results

HWZ Cmax C 24h slope IC50 (µM) Cmax / IC50 / slope * C (24)preliminary

ranking

AZT 3 na 27.4 0.556 na AZTd4T 3.5 na 5.2 3.997 na d4TTDF 50 na 6.1 6.620 na TDFABC 20.5 na 5.4 6.850 na ABCddI 32.5 na 6.0 1.713 na ddI3TC 12 na 6.1 0.213 na 3TCFTC 39 na 3.8 0.098 na FTC

NVP 27.5 5.7 3.27 3.3 0.055 103 31 103 6 NVPEFV 47.5 4 3.96 2.6 0.001 2798 1057 4183 2 EFVDLV 6 na 3.3 0.085 DLVETR 41 na 2.2 0.002 ETR

ATV 9.5 6.8 1.35 3.6 0.006 1160 318 428 4 APVDRV 15 5.2 1.63 4.3 0.003 1516 354 575 3 ATVFPV 7 5.7 0.83 3.3 0.031 186 57 48 7 DRVIDV 1.75 9 0.33 3.9 0.035 259 67 22 9 IDVLPV 5.5 9.6 1.10 4.2 0.011 888 210 231 5 LPVNFV 3.5 1.9 0.14 2.5 0.030 63 25 3 10 NFVSQV 4 1.2 0.10 4.0 0.009 133 33 3 10 SQVTPV 6 50 6.25 2.3 0.012 4008 1711 10692 1 TPV

RAL 9.5 2.2 0.44 5.8 0.006 361 62 27 8 RAL

Nehmen wir mal RAL:

• Klinisch:

– WAU!•• 83 83 –– 88% mit VL<50 (naiv)88% mit VL<50 (naiv)

• 63 % (Benchmark)

• Aber: niedrige genetische Barriere

• In vitro:

– Slope = 5.8 �

– IC50 = 6nM ☺

– IQ = 10 �

Nehmen wir mal RAL:

• Klinisch:

– WAU!•• 83 83 –– 88% mit VL<50 (naiv)88% mit VL<50 (naiv)

• 63 % (Benchmark)

• Aber: niedrige genetische Barriere

• In vitro:

– Slope = 5.8 �

– IC50 = 6nM ☺

– IQ = 10 �

– Affinität

Affinität von Raltegravir

• … soll sehr hoch sein

• Affinität = wie fest bindet die Substanz an ihr Target– Z.B. Raltegravir an die

Integrase

– Wie könnte man das zeigen?• Virus in Zellen zusammengebaut in Gegenwart von RAL

• Virus gewaschen• Infektion ohne neues RAL

1. Zellen + HIV-DNA +RAL

⇒ Viren mit RAL drin in Medium mit RAL drin

2. Waschen der Viren

⇒ Viren mit RAL drin in Medium ohne RAL

3. Infektion von frischen Zellen ohne RAL mit RAL-Viren

=> Wenn RAL so fest an Integrase klebt.. Inhibition?

Worum geht’s ?

• Ist es drin oder nicht?

Ral

?

Raltegravir aktiv in Zellkulturen ohne RAL

reversetranscription

cellularDNA

CD4

transcription

genomicRNA

translationspliced

mRNA

budding & maturation

integration

?

?

Ergebnis: RAL tatsächlich voll aktiv !Affinität von RAL enorm hoch

X

Bedeutung von intrapartikulären RAL

• Zeitfenster in vivo von Virusproduktion bis zur Integration ~ 12h

– RAL aktiv 12h nach der Gabe!

– Plasmaspiegel zu diesem Zeitpunkt gering

• Fazit: RAL hat 2 Wirkmechanismen

– Parallel zum hohen Plasmaspiegel

– ~12h zeitversetzt

Zusammenfassung

• Neue Kriterien zur Einschätzung der Aktivität von Substanzen

– Slopes• Anfälligkeit für residuelle Replikation

– Affinität• Was fest bindet, braucht weniger stabile Plasmaspiegel

– Intrapartikuläre Konzentration • Integrase-Inhibitoren wirken zusätzlich zeitversetzt• Bedeutung für RT-Inhibitoren ???

=> EURESIST DB: Implementierung der neuen Parameter in bioinformatische Modelle (geno2pheno) zur Überprüfung an (historischen) klinischen Daten

Danke für die Aufmerksamkeit!

Slopes and m-value

Slopes and m-values

• Drug class specific m-values

• Not fully concordant to clincial response data ?

• What about drug levels in vivo?

– Maybe also important

– Instanteous inhibitory potential

Correlation of concentration and percentage of infected cells according to plasma levels

IC50, IQ, IIP in the context of drug levels

Clinical response data and IIP

• IIP24

– adjusted IIP by halflife (drug level 24h afterlast intake)

• Favorable drugs with highest IIP24

– According to american treatment guidelines

You Think that was too much? - Try this one!

☺